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数学建模的超强作用!

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发表于 2009-9-9 19:19 |只看该作者 |倒序浏览
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数学建模可以轻松解决很多难题哈!更有个人这么用数模,在以论坛上看到的:
) R' w; k, N" ~: ^6 g7 Q: K% K男生追女生的超强数学建模分析
; ]/ b2 q* H* D" H) I" O问题分析 + ?0 G. c- ~6 f3 o& X- }- r# d3 g9 G
$ {+ \  X$ B9 i5 r# b% p
    男生追女生,对男生来说最重要的是学习、爱情两不误。因此我们引进男生的学业成绩函数Y(t)。
+ S; N$ l! O! \2 d9 V8 G% V! T& {  x0 V; o
    首先,我们不考虑男生的追求攻势,则影响该函数的因素主要是两个人的关系程度。为了便于分析,我们将两人的关系简化为女生对该男生的疏远度,于是引入疏远度函数X(t)。
$ h1 ?3 \/ t. `9 S
0 l- O( s, f  u. ]' S- q    问题就转化为求解Y(t)和X(t)的相互作用关系。利用微分,很容易就可以求出两者的关系。但现实中男生可能会对该女生发起一轮轮的追求攻势,因此还要考虑到追求攻势对模型的影响。而追求攻势又与女生的疏远度有关,可以简化地将两者看成是正比关系。将追求攻势加入到模型中,就可以找出攻势与Y(t)和X(t)的关系了。 # x' M$ v& n5 q. l4 O
1 p% ], N+ I! P8 I
模型假设
8 y- J4 H5 t+ v) L! ?    1、t时刻A君的学业成绩为Y(t); $ Y$ {  l2 O. ?; Z( k& n/ p
    2、t时刻B女对A君的疏远度为X(t);
8 [8 A6 t7 a1 H) d    3、当A君没开始追求B女时B女对A君的疏远度增长(平时发现的A君的不良行为)符合Malthus模型,即dX/dt=aX(t)其中a为正常数。 : z' W# Q4 u- y* V# ~3 I7 d7 Y/ ^$ p
    4、当Y(t)存在时,单位时间内减少X(t)的值与X(t)的值成正比,比例常数为b,从而 dX(t)/dt=aX(t)-bX(t)Y(t)。 8 j5 z$ S" ~( r: Q8 A: e
    5、A君发起对B女追求后,立即转化为B女对A君的好感,并设定转化系数为 α,而随着的A君发起对B女的追求,A君学业的自然下降率与学业成绩成正比,比例系数为e。于是有dY(t)/dt=αbX(t)Y(t)-eY(t)。
( B) z: a& G- g' E) `: @* l9 z7 R/ j6 `
模型构成
4 R6 W  k2 \$ F1 i$ e
1 L( X; o2 p: R4 q4 X2 N    由假设4和假设5,就得到了学业与疏远度在无外界干扰的情况下互相作用的模型: # G: D% `5 ?* X. F0 S" D
    {dX(t)/dt=aX-bXY;dY(t)/dt=cXY-eY} 其中c=αb. (1)
9 N, p* b* y# \; @# z
* V. p) L, ]4 d* G/ T: R3 z* {    这是一个非线性自治系统,为了求两个数X与Y的变化规律,我们对它作定性分析。令{aX-bXY=0;cXY-eY=0} 解得系统(1)的两个平衡位置为:O(0,0),M (e/c,a/b)。从(1)的两方程中消去dt,分离变量可求得首次积分: $ N7 C& _% T0 X: A* h0 D9 {
    F(X,Y)=cX-dln|X|-aln|Y|=k (2)
+ a6 o! x& b9 X) x0 t8 D0 M9 M$ y3 a/ @$ _
    容易求出函数F(X,Y)有唯一驻点为M(e/c,a/b)。再用极值的充分条件判断条件可以判断M是F的极小值点。同时易见,当X→∞(B女对A君恨之入骨)或Y→∞ (A君是一块只会学习的木头)时均有F→∞;而X→0(A君作了变形手术,B女对他毫无防备)或Y→0(A君不学无术,丝毫不学习)时也有F→∞。由此不难看出,在第一象限内部连续的函数z=F(X,Y)的图形是以M为最小值点,且在第一卦限向上无限延伸的曲面,因而它与z=k(k>0)的交线在相平面XOY的投影F(X,Y)=k (k>0)是环绕点M的闭曲线簇。这说明学业成绩和疏远度的指数成周期性变化。
* P' W1 {) `( h( w2 J1 ^' N6 C# k+ b9 j* [$ m% o; P
结果解释
' `4 R! q+ j/ F
( Z: Y4 K( W3 [. P+ Y* N( h    从生态意义上看这是容易理解的,当A君的学习成绩Y(t)下降时,B女会疏远 A君,疏远度X(t)上升;于是A君就又开始奋发图强,学习成绩Y(t)又上升了。于是B女就又和A君开始了来往,疏远度X(t)又下降了。与B女交往多了,当然分散了学习时间,A君的学习成绩Y(t)下降了。 & m( Z2 K4 J4 c/ f3 j

4 |. Q1 S9 Q3 \# H- u2 X0 C/ ^8 T; H    然而我们可证明,尽管闭轨线不同,但在其周期内的X和Y的平均数量都分别是一常数,而且恰为平衡点M的两个坐标。事实上,由(1)的第二个方程可得: dY/Ydt=cX- e,两端在一个周期时间T内积分,得:   p" Q% [/ P  \) x, Z! r4 T
    ∫(dy/Ydt)dt=c∮Xdt-dT (3)
$ P7 M6 I' n$ |( x3 J- [
! G* c/ {1 o0 j& G8 Z    注意到当t经过一个周期T时,点(X,Y)绕闭轨线运行一圈又回到初始点,从而:∫(dY/Ydt)dt=∮dY/Y=0。所以,由(3)式可得:(∫Xdt)/T=e/c。
( F# w6 K: g4 H! ^6 T  F3 m8 j0 l, H, c
    同理,由(1)的第一个方程可得:(∫Ydt)/T=a/b。
# T2 h3 {. ]/ S" i& J
6 r. r! v* ]. R6 ?1 @5 ?模型优化
; z  N2 q2 q/ B
2 {8 U" V: L! u6 ?  P8 \    考虑到追求攻势对上述模型的影响。设追求攻势与该时刻的疏远度成正比,比例系数为h,h反映了追求攻势的作用力。在这种情况下,上述学业与疏远度的模型应变为: 1 y0 y: Y/ U% D& {0 ~! `
    {dX/dT=aX-bXY-hX=(a-h)X-bXY;dY/dt=cXY-eY-hY=cXY-(e+h)Y} (4) & k! T8 R, ~; t+ v7 N+ k9 r
! Z! ~1 V- d* o* n
    将(4)式与(1)式比较,可见两者形式完全相同,前者仅是把(1)中X与Y的系数分别换成了a-h与e+h。因此,对(4)式有 * s& R8 c9 N+ Q& v& E
    x’=(∫Xdt)/T=(e+h)/c,y’=(∫Ydt)/t=(a-h)/b (5) ( `; C$ t6 \; F) g/ Z# Q. y

4 Q+ C, C$ b- `* h7 `8 m    利用(5)式我们可见:攻势作用力h的增大使X’增加,Y’减少。
- X5 W0 O! u$ n& s( \( O( Z5 r8 [& Q( P* E- M, ~
我们的建议 & f  `& ~1 G2 _  u
: S* m$ L# p) P* J" W/ |: d2 ?
    考试期间,由于功课繁忙,使得追求攻势减少,即h减小,与平时相比,将有利于学业成绩Y的增长。这就是Volterra原理。 此原理对男生有着重要的指导意义:强大的爱情攻势有时不一定能达到满意的效果,反而不利与学业的成长;有时通过慢慢接触,慢慢了解,再加上适当的追求行动,女生的疏远度就会慢慢降低。学习成绩也不会降低!
3 t! K# _7 o# H" V# l. a  V. z: F以上资料来源于赛才网+ `! D4 F% L0 R: ?( }, z% b9 X
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1 P+ p8 ^& k$ _9 V
8 l; W3 D/ F& x) K' n3 @1 @哈哈,牛人一个啊!
zan
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